G-сенсор или акселерометр

Гироскоп в телефоне — что это за датчик?

Здравствуйте. Практически любой смартфон, выпущенный после 2010 года, оснащается разными полезными сенсорами. Сегодня хочу рассказать про гироскоп в телефоне. Что это за датчик, для чего нужен, и как включить?

Дополнительные возможности гаджета

Ранее я рассказывал о датчиках Холла, приближения. Помимо них девайс может иметь акселерометр, температурный сенсор, магнитный и т.д. Все эти микросистемы позволяют существенно расширить функционал устройств, чтобы их можно было использовать в качестве строительного уровня, компаса, термометра, измерителя расстояний до объектов.

Стоит отметить, что многие путают понятие «G-sensor» и «гиродатчик», или же считаю, что это одно и то же. Несмотря на похожий принцип действия, всё же, это совершено разные вещи.

Гироскоп является сложным приспособлением, состоящим из нескольких обручей, закрепленных на подставке. А внутри них располагается подвижный диск, реагирующий на изменение вектора гравитационной силы.

На самом деле, в компактных гаджетах применяется чуть другой механизм, габариты которого не превышают десяти миллиметров, а высота – около 3 мм.

Для чего нужен гироскоп в смартфоне?

Этот датчик позволяет определять пространственное положение телефона, относительно 3-х плоскостей (вспоминаем школьный курс геометрии – оси X, Y и Z). А вот акселерометр предназначен для измерения направления ускорения, что полезно для автоматического поворота изображения на экране.

Гиродатчик улавливает даже самые незначительные движения в любом направлении – наклоны устройства, его повороты. Но заем это нужно? К слову, впервые этот сенсор начали использовать в Айфонах, владельцы которых сразу же ощутили преимущества. Самый простой пример – это возможность принять входящий звонок («взять трубку»), просто встряхнув смартфон. Также, можно с легкостью листать картинки в галерее, переворачивать страницы в процессе чтения книг, переключаться с одного трека да другой в музыкальном проигрывателе.

Но самым важным аспектом использования гироскопа является игровая индустрия. То есть, некоторые игры позволяют управлять персонажем с помощью поворотов корпуса. Особенно это актуально для гоночных симуляторов, где смартфон превращается в руль, а если его наклонять вперед/назад, то можно таким образом увеличивать скорость/тормозить.

Существует огромное количество интересных игр, которые датчик гироскоп превращает в настоящие шедевры, увлекающие не на один час. Я не буду перечислять их в этом посте, думаю, Гугл поможет Вам найти интересные варианты.

Как узнать, есть ли на телефоне гироскоп?

В случае со смартфонами iPhone можно запросто ответить на этот вопрос. У всех моделей версии 4 и выше этот датчик присутствует. А вот для устройств на базе Андроид ситуация чуть запутаннее, ведь производителей намного больше. Проверить можно двумя способами:

• Ознакомившись с детальными характеристиками на официальном сайте (или в комплектной документации);
• Установить любое приложение, которое тестирует возможности девайса. Лучшими утилитами являются Aida64 и AnTuTu. Но лично мне больше нравиться софт Sensor Kinetics, который специализируется на проверке работоспособности всех датчиков.

Ремонт гироскопа и акселерометра в телефоне

By admin Новости

На сегодня обычный используемый нами мобильный телефон уже полностью перешел в новый более продвинутый разряд смартфона. И не зря он называется умным, ведь на его функциональность теперь влияют не только нажатия пальцев самих пользователей, но и другие факторы пространства его использования. Например, положение мобильного телефона в руках владельца, угол его наклона, расположение и т.п. И сейчас мы хотим познакомить Вас именно с теми элементами телефона, которые за это все отвечают. Обобщенно их называют сенсорами и датчиками, и выделяют среди них Проксимити Сенсор, Световой Сенсор, Акселерометр и Гироскоп. О двух последних и пойдет речь в данной статье.

Акселерометр и гироскоп: что это за устройства и зачем они нужны?

Итак, коротко расскажем отдельно о каждом из этих устройств.

Акселерометр или G-сенсор – это мини-устройство, которое реагирует на ускорение Вашего гаджета и определяет угол его наклона. Благодаря этому датчику определенные программы получают информацию об изменении положения Вашего планшета или телефона и соответствующе реагируют на нее. Именно исходя из информации акселерометра, изображение на Вашем смартфоне поворачивается в соответствии с поворотами Вашего устройства на 90 градусов. Еще он помогает телефону правильно отмасштабировать страницы в браузере при повороте, обновить список Bluetooth при встряхивании устройства и даже измерить количество шагов, пройденных Вами за день.

Гироскоп или гиродатчик – это также небольшое приспособление, которое отслеживает ориентацию устройства в пространстве  и его перемещение. Все его возможности еще не до конца освоены в смартфонах. Общая история использования такого устройства берет свое начало еще в 19 веке с морского флота. Дальнейшее его использование распространилось и в сферу авиации, а уже позже – мобильной телефонии. Такой мини-датчик в мобильном телефоне или планшете помогает учесть более точное положение устройства, например, его наклоны и крены. Это повышает даже реалистичность игр, которые используют для своего управления движения устройства.

Впервые гироскоп в свою конструкцию включила компания Apple с началом производства iPhone 4. Следом  за ними он появился в конструкциях всего нескольких телефонов, но на 2011 год его работу можно было наблюдать уже в более 50 моделях смартфонов и планшетов. Но, как Вы сами догадались, лучше всего два вышеописанных мини-устройства действуют в тандеме.

Примеры совместной работы гироскопа и акселерометра

1. Уже названный игровой процесс. Благодаря этим устройствам Вы можете управлять виртуальным автомобилем в гонках простыми движениями и встряхиваниями своего устройства.
2. Синхронизация стандартных программ с работой данных датчиков. Например, в некоторых телефонах простой калькулятор может менять набор своих клавиш при повороте. В обычной вертикальной ориентации экрана Вам выдаются самые простые привычные клавиши, но при смене на горизонтальную раскладку данный набор кнопок расширяется и отображает тригонометрические или логарифмические функции.
3. Расширенные функции музыкального проигрывателя. Наблюдается в iPhone, iPad, iPod и многих других моделях телефонов и планшетов. То есть, в портретной ориентации дисплея Вы видите стандартный список песен, авторов или альбомов, но при повороте – сможете полистать обложки проигрываемых альбомов.
4. Работа карт определения местности. Именно благодаря данным датчикам Ваша карта не просто автоматически отображает тот кусочек местности, на которой Вы находитесь в данный момент, но и поворачивает его в соответствии с Вашими поворотами.

Сбои в работе данных устройств

Теперь Вы знаете о принципах работы и пользе вышеонисанных мини-датчиков. Поэтому поймете, если сбои будут связаны именно с их работой. Например, начнут некорректно считаться Ваши шаги, экран перестанет поворачиваться после поворота устройства или, наоборот, станет поворачивается самопроизвольно. При таком поведении планшета или телефона Вы можете сделать следующее:

• Попытаться откалибровать акселерометр. Для этого, как правило, используется программа GPS Status
• Проверить свое программное обеспечение и удалить некорректно работающее ПО
• Обратиться в сервисный центр, где мастера быстро определят причину неполадок и качественно ее устранят в короткие сроки

Если при прочтении данной статьи Вы поняли, что сбои в Вашем планшете / телефоне связаны именно с гироскопом или акселерометром и выбрали третий вариант из вышеперечисленных действий, предлагаем Вам посетить сервисный центр ITKey. Здесь Вы сможете проконсультироваться по работе данных мини-датчиков и исправить сбои, возникнувшие по каким-либо из причин.

Как выполнить калибровку компаса

Компас является полезным инструментом для путешественников и охотников, которые не хотят заблудиться в лесу и могут спокойно ориентироваться с его помощью. Но что делать если компас не работает или показывает направление неверно? Выход прост! Достаточно сделать калибровку используя программу GPS Status & Toolbox.

1. Скачиваем, устанавливаем и запускаем приложение.
2. Открываем основное меню приложения, нажав на верхний левый угол. Находим пункт «Калибровка компаса» и нажимаем на него.
3. Для калибровки компаса необходимо по очереди повернуть устройство 1-2 раза по 3-м осям и нажать на кнопку «ОК».
4. На этом процесс калибровки компаса можно считать завершенным.

Для проверки всех датчиков на работоспособность вам следует загрузить и установить программу GPS Status & Toolbox. Зайти в основное меню, нажав на верхний левый угол и выбрать «Диагностика датчиков». Напротив, каждого из датчика будет стоять либо зеленая галочка, свидетельствующая об исправности, либо красный восклицательный знак, символизирующий о возможной неисправности конкретного датчика.

Как настроить?

Все современные гаджеты оборудованы акселерометром, если его нет, это говорит либо об очень бюджетной модели смартфона, либо о том, что он был выпущен много лет назад. Для того, чтобы добавить датчик контроля ускорения, не поможет новая прошивка или изменения в настройках, если он не был внедрен в процессе сборки, то с этим уже ничего сделать нельзя.

Если же он был встроен изначально, то его функции необходимо просто отрегулировать в настройках. Для этого следует зайти в Google Play и скачать любое приложение для калибровки. После этого запустить программу, установить смартфон на ровную поверхность и зайти в настройки утилиты, выбрать графу «калибровка акселерометра». После таких действий на экране должно появиться оповещение, которое нужно подтвердить, после чего начнется запуск настройки.

Для чего нужен акселерометр в смартфоне

Датчик значительно расширяет возможности смартфона. Ниже перечислены основные функции, за которые он отвечает.

• Автоматическая смена ориентации экрана при повороте девайса.
• Управление игровым процессом при помощи наклонов.
• Реагирование устройства на определенные жесты, и выполнение соответствующих действий (смена музыкального трека, отключение будильника или отклонение звонка). Примеры жестов: постукивание по корпусу или его встряхивание, переворот смартфона экраном вниз.
• Определение и визуальная демонстрация изменений положения человека в пространстве через навигационные приложения (Google Карты и др.).
• Возможность отслеживания физической активности. Классический пример – подсчет пройденной дистанции при помощи шагометра.

Как выглядит акселерометр в телефоне

Акселерометр в телефоне выглядит как обычный чип. В зависимости от модели смартфона может на вид незначительно отличаться. Принцип работы представить себе проще на примере механического варианта: в нём есть массивный элемент, закреплённый упругими подвесами, давление на которые можно измерить. В зависимости от задачи, подвесов может быть от одного до трёх.

Электронный акселерометр вместо массивного тела использует набор проводников, которые могут двигаться под воздействием ускорения и изменять напряжённость поля вокруг себя. По показаниям напряжённости можно определить, в какую сторону сдвинулись проводники и какое движение корпуса вызвало этот сдвиг. Комплексный датчик, включающий гироскоп, может иметь больше осей – до шести.

Вот так выглядит акселерометр в телефоне.

Трёхосный акселерометр довольно точно определяет как положение тела в пространстве в каждый момент, так и его изменение. При этом он постоянно собирает и отправляет информацию о давлении на подвесы. Что это даёт? Так, например, датчик акселерометра в телефоне помогает не только определить положение корпуса устройства в пространстве, но и скорость, с которой вы перемещаетесь, и сотрясения, производимые вашими шагами, и намеренные встряхивания смартфона.

Для чего нужен акселерометр в смартфоне

Датчик значительно расширяет возможности смартфона. Ниже перечислены основные функции, за которые он отвечает.

• Автоматическая смена ориентации экрана при повороте девайса.
• Управление игровым процессом при помощи наклонов.
• Реагирование устройства на определенные жесты, и выполнение соответствующих действий (смена музыкального трека, отключение будильника или отклонение звонка). Примеры жестов: постукивание по корпусу или его встряхивание, переворот смартфона экраном вниз.
• Определение и визуальная демонстрация изменений положения человека в пространстве через навигационные приложения (Google Карты и др.).
• Возможность отслеживания физической активности. Классический пример – подсчет пройденной дистанции при помощи шагометра.

Как выглядит акселерометр в телефоне

Акселерометр в телефоне выглядит как обычный чип. В зависимости от модели смартфона может на вид незначительно отличаться. Принцип работы представить себе проще на примере механического варианта: в нём есть массивный элемент, закреплённый упругими подвесами, давление на которые можно измерить. В зависимости от задачи, подвесов может быть от одного до трёх.

Электронный акселерометр вместо массивного тела использует набор проводников, которые могут двигаться под воздействием ускорения и изменять напряжённость поля вокруг себя. По показаниям напряжённости можно определить, в какую сторону сдвинулись проводники и какое движение корпуса вызвало этот сдвиг. Комплексный датчик, включающий гироскоп, может иметь больше осей – до шести.

Вот так выглядит акселерометр в телефоне.

Трёхосный акселерометр довольно точно определяет как положение тела в пространстве в каждый момент, так и его изменение. При этом он постоянно собирает и отправляет информацию о давлении на подвесы. Что это даёт? Так, например, датчик акселерометра в телефоне помогает не только определить положение корпуса устройства в пространстве, но и скорость, с которой вы перемещаетесь, и сотрясения, производимые вашими шагами, и намеренные встряхивания смартфона.

Именно поэтому, повернув корпус телефона, вы наблюдаете, как картинка на экране тоже поворачивается. Именно поэтому вы можете в гоночной игре рулить, используя смартфон или геймпад как рулевое колесо. Именно поэтому фитнес-трекер умеет подсчитывать ваши шаги или отслеживать качество сна.

Как узнать, есть ли акселерометр в телефоне

Практически во всех смартфонах и планшетах, выпущенных в эпоху Android и iOS, этот датчик есть. Даже в самом первом айфоне, выпущенном в 2007 году, и в первом Samsung Galaxy S, вышедшем в 2010-м.

Если вы сомневаетесь, есть ли он в вашем устройстве, то просто почитайте официальное описание. В ранних Андроид-смартфонах поворот экрана не обязательно включался по умолчанию, поэтому, если вы повернули свой телефон и дисплей не отреагировал, это ещё ни говорит об отсутствии акселерометра. Вероятнее всего, что он отключен в настройках телефона. Найдите похожую иконку, как на рисунке ниже и активируйте.

Преобразование показаний ADXL335 в ускорение (g)

Следующий фрагмент кода является наиболее важной частью программы. Он преобразует аналоговые выходные напряжения датчика в ускорение свободного падения (g)

Встроенная в IDE функция выполняет фактическое преобразование. Таким образом, когда мы вызываем , значение будет преобразовываться в -3000, значение – в 3000, а значения между ними – в промежуточные значения.

Значения -3000 и 3000 не являются произвольными. Они фактически представляют ускорение свободного падения (в милли-g, которое составляет 1/1000 g), измеренное датчиком, то есть ± 3g (от -3000 до 3000 милли-g).

Например,

• Когда датчик выдает 0 вольт на оси x, то есть = 0, функция возвращает -3000, представляющие -3g.
• Когда датчик выдает 3,3 вольта по оси x, то есть = 1023, функция вернет 3000, представляющие +3g.
• Когда датчик выдает 1,65 В на оси x, т.е. = 511, функция вернет 0, представляющий 0g.

Термин относительный будет иметь больше смысла, когда выходное напряжение будет увеличиваться линейно с ростом ускорения в заданном диапазоне.

Наконец, выходной сигнал датчика уменьшается до дробного значения g с помощью деления на 1000 и выводится в монитор последовательного порта.

На следующих рисунках показан вывод данных акселерометра в монитор последовательного порта в разных положениях.

Рисунок 8 – Вывод акселерометра ADXL335 на оси X —Рисунок 9 – Вывод акселерометра ADXL335 на оси Y +Рисунок 10 – Вывод акселерометра ADXL335 на X +Рисунок 11 – Вывод акселерометра ADXL335 на оси Y —Рисунок 12 – Вывод акселерометра ADXL335 на оси Z +Рисунок 13 – Вывод акселерометра ADXL335 на оси Z —

Для чего нужен акселерометр в смартфоне

Датчик значительно расширяет возможности смартфона. Ниже перечислены основные функции, за которые он отвечает.

• Автоматическая смена ориентации экрана при повороте девайса.
• Управление игровым процессом при помощи наклонов.
• Реагирование устройства на определенные жесты, и выполнение соответствующих действий (смена музыкального трека, отключение будильника или отклонение звонка). Примеры жестов: постукивание по корпусу или его встряхивание, переворот смартфона экраном вниз.
• Определение и визуальная демонстрация изменений положения человека в пространстве через навигационные приложения (Google Карты и др.).
• Возможность отслеживания физической активности. Классический пример – подсчет пройденной дистанции при помощи шагометра.

Как выглядит акселерометр в телефоне

Акселерометр в телефоне выглядит как обычный чип. В зависимости от модели смартфона может на вид незначительно отличаться. Принцип работы представить себе проще на примере механического варианта: в нём есть массивный элемент, закреплённый упругими подвесами, давление на которые можно измерить. В зависимости от задачи, подвесов может быть от одного до трёх.

Электронный акселерометр вместо массивного тела использует набор проводников, которые могут двигаться под воздействием ускорения и изменять напряжённость поля вокруг себя. По показаниям напряжённости можно определить, в какую сторону сдвинулись проводники и какое движение корпуса вызвало этот сдвиг. Комплексный датчик, включающий гироскоп, может иметь больше осей – до шести.

Вот так выглядит акселерометр в телефоне.

Трёхосный акселерометр довольно точно определяет как положение тела в пространстве в каждый момент, так и его изменение. При этом он постоянно собирает и отправляет информацию о давлении на подвесы. Что это даёт? Так, например, датчик акселерометра в телефоне помогает не только определить положение корпуса устройства в пространстве, но и скорость, с которой вы перемещаетесь, и сотрясения, производимые вашими шагами, и намеренные встряхивания смартфона.

Использование акселерометра или гироскопа с микроконтроллерами

Отдельно стоит упомянуть датчики положения, используемые в DIY- проектах. Речь идет об их вариантах, разработанных для совместного использования с Arduino или Raspberry PI.

С помощью подобных сенсоров и контролера можно определять текущее положение роботов или подвижной техники в пространстве. Доступно и вычисление текущей скорости. Для чего берется за основу импульсы изначального ускорения и характеристики торможения. Далее математически вычисляется текущее значение параметра. Причем крайний вариант применения не требует установки механической связи с подвижными частями подвески аппарата. В некоторых случаях, настоящее действие может быть затруднено к исполнению.

Суть понятия «акселерометр»

Акселерометр – это прибор, предназначенный для измерения кажущегося ускорения. Кажущееся ускорение – это разница между гравитационным и истинным ускорениями объекта.

Пружина крепится к неподвижной поверхности, к пружине крепится масса. С другой стороны ее поддерживает демпфер, который гасит собственные вибрации груза. Во время ускорения массы деформируется пружина. На этих деформациях и основываются показания прибора. Три таких прибора, объединенные в одну систему и сориентированные по осям позволяют получать информацию о положении предмета в трехмерном пространстве.

Принципиально акселерометр состоит из пружины, подвижной массы и демпфера.

Наиболее широкое применение такой тип приборов нашел в нескольких областях:

1. Навигационные устройства летательных аппаратов. Самолеты, вертолеты и даже ракеты не обходятся без сложных систем навигации. Акселерометр и гироскоп служат для них основой.
2. Автомобильные спидометры и видеорегистраторы также используют акселерометры. Первые определяют скорость по отклонению массы, а вторые определяют важные события (экстренное торможение, резкая смена скорости) и записывают их в отдельные файлы.
3. Промышленные системы контроля вибрации различных станков, производственных линий и агрегатов. На показаниях прибора работают системы защиты, которые отключают питание или изменяют характеристики работы при достижении критических значений.
4. В информационных технологиях такие приборы применяются для защиты жестких дисков от падений и сотрясений. Они отдают команду считывающим головкам занять безопасное положение во время падения. Это значительно снижает потерю данных и повреждения диска. В эту же категорию можно отнести и акселерометры на телефонах и планшетах.

Принципиально простое устройство производится во множестве специализированных компоновок, каждая из которых предназначена для определенных целей.

Что такое акселерометр

Акселерометр (accelerometer, g-sensor) — это прибор, обычно в виде датчика, который устанавливается в устройство, предназначенный для измерения кажущегося ускорения (разность истинного ускорения объекта от его гравитационного притяжения/ускорения). Позволяет программному обеспечению устройства, к примеру, смартфона определять его положение (вертикально или горизонтально), скорость, направление и расстояние перемещения в пространстве.

Простыми словами, датчик позволяет измерить скорость движения и ускорения устройства, плюс его направление. Акселерометры бывают однокомпонентными, двухкомпонентными и трехкомпонентными. Однокомпонентный может измерять проекцию кажущегося ускорения только по одной оси, а вот двух и трехкомпонентные уже по двум и трем осям. Также такие приборы могут включать в себя систему сбора и обработки данных.

Важно! Не является гироскопом, хоть и функциями очень похож на него и в некоторых случаях позволяет заменять его. Отличаются они в принципе работы и эффективности выполнения одних и тех же функций

Обычно используются совместно, для получения более точных результатов.

Впервые акселерометр стал применяться в телефонах в Nokia 5500, там он использовался в качестве шагомера. А вот широкую популярность получил с выходом Apple iPhone. Там он уже начал применяться для автоматического поворота экрана и в некоторых приложениях, тот же шагомер. Постепенно выходило все больше программ и игр, которые поддерживали работу с ним. Сейчас нет практически ни одного смартфона, в который бы не был встроен акселерометр.

Интересно! В смартфонах и планшетах в большинстве приложений и игр акселерометр используется одновременно с гироскопом.

Как работает?

Сам прибор представляет собой чувствительную массу, закрепленную в определенном положении в упругом подвесе, на пружине. Отклонение этой массы от своего начального положения при кажущемся ускорении — дает сведения о величине этого ускорения.

Так, при повороте или встряске устройства, он передает информацию об этом программному обеспечению, что был совершен наклон и в какую сторону, какая при этом была скорость и был ли это просто поворот или встряска. Т.е. полная информация, как совершалось движение. ПО телефона уже обрабатывает эти данные.

Именно поэтому, когда вы поворачиваете экран своего смартфона или планшета, картинка также поворачивается, в играх, к примеру, так можно рулить, просто вращая смартфон, как настоящий руль. Технологии есть множество эффективных применений.

В зависимости от чувствительности самого датчика, зависит точность определения данных. К примеру, взять новый смартфон и старый и медленно поворачивать их с вертикального положения в горизонтальное. В большинстве случаев более новый акселерометр, а точнее более чувствительный, обработает данные правильно, и картинка смартфона перевернется, а вот более старый — может вообще никак не среагировать.

Интересно! Так, как акселерометр замеряет разность истинной скорости движения объекта с гравитационной, в условиях невесомости от попросту не работает — вообще.

Применение

1. На смартфонах, планшетах, фитнес браслетах смарт часах:

• Определение ориентации экрана
• В играх, реагирование на жесты
• Положение смартфона в пространстве — в какую сторону смотрит
• Шагомер
• Отслеживание физической активности и качества сна (ворочаетесь вы ночью или нет)
• Включение экрана, если телефон взять в руки

2. В навигационных системах летательных аппаратов. Ракеты, вертолеты, самолеты, квадрокоптеры и другие.

3. Видеорегистраторы, спидометры (не все), эра глонасс.

4. В производствах: станки, различные агрегаты, системы защиты

5. В компьютерной технике / железе, к примеру, в жестких дисках, для защиты от повреждений при падении или ударе.

6. В игровых приставках, а точнее в геймпадах, датчик используется вкупе с гироскопом. Для управления путем поворота джойстика в пространстве, без использования стиков и кнопок.

7. Бытовая техника. К примеру, их ставят в новые модели утюгов, обогревателей, так при их падении, прибор просто отключится.

В заключение

Это очень удобная технология. Найти такой датчик можно практически в любом современном устройстве, выполняет он действительно важные и полезные функции.